Радіохірургія (стереотаксична радіохірургія ; ) — одна з методик променевої терапії (радіотерапії), яка полягає в одноразовому опроміненні патологічного вогнища високою дозою іонізуючого випромінювання.
На відміну від класичного хірургічного втручання є неінвазивною процедурою, що дає переваги в лікуванні, наприклад, глибоко розташованих злоякісних патологій головного мозку. Термін був введений , одним з творців апарату , в якому використовується стереотаксична рамка для прецизійного (субміліметрового) позиціонування голови пацієнта відносно джерела іонізаційного випромінювання. Слово «стереотаксична» стосується тривимірної системи координат, яка забезпечує максимально точний можливий збіг віртуальної мішені, яку видно на діагностичних зображеннях пацієнта (МРТ, КТ, ПЕТ та ін.), з реальним її місце знаходженням у тілі.
Технологічні вдосконалення в галузі медичної візуалізації та обчислювальної техніки призвели до посилення клінічного застосування стереотаксичної радіохірургії і розширили її сферу діяльності. Точність локалізації і влучність, які маються на увазі при застосуванні терміну «стереотаксичний», залишаються вкрай важливими для радіохірургічних втручань. Ця точність значно збільшуються за рахунок використання пристрою, відомого як N-локалайзер. Він був винайдений американським лікарем і комп'ютерним вченим , і широко використовується в стереотаксичних хірургічних і радіохірургічних системах.
У XXI столітті початкова концепція радіохірургії розширилася, включивши в себе лікування, що складається з п'яти фракцій (сеансів променевої терапії), і стереотаксична радіохірургія була перевизначена як окрема нейрохірургічна дисципліна, яка використовує зовнішнє згенероване іонізуюче випромінювання для інактивації або знищення певних патологічних мішеней(як правило, в голові або хребті), без необхідності хірургічного розрізу. Попри подібність концепцій стереотаксичної радіохірургії та фракціонованої променевої терапії задача обох підходів принципово відрізняється, хоча, обидва методи лікування мають однакові результати при певних показаннях. На відміну від фракціанованої променевої терапії метою стереотаксичної радіохірургії є знищення тканини-мішені при збереженні сусідніх нормальних тканин, тоді як перша спирається на різну радіологічну чутливість мішені і навколишніх нормальних тканин до загальної суми накопиченої дози опромінення.
Історично, сфера використання фракціонованої променевої терапії розвивалася з оригінальної концепції стереотаксичної радіохірургії після відкриття принципів радіобіології: репарації, ресортрації, репопуляції і реоксигенації. Сьогодні обидва методи лікування доповнюють один одного, оскільки пухлини, які можуть бути стійкими до фракціанованої променевої терапії, можуть добре реагувати на радіохірургію, а пухлини, які занадто великі або занадто близько розташовані до критичних органів для забезпечення безпечності радіохірургії, можуть бути придатними кандидатами для фракціанованої променевої терапії.
Використання стереотаксичної рамки в сучасній радіохірургії не є обов'язковим: для цих цілей також можуть використовуватися системи стереоскопічної рентгенівської навігації (апарат Кіберніж, система навігації фірми RT Patient Monitoring System (Infrared)), комп'ютерна томографія за допомогою конічного «пучка», яка встановлена на медичних лінійних прискорювачах в комбінації з системами контролю ІК-камерами (наприклад, продукція фірм Elekta/Medical Intelligence, або комбінації цих систем.
Історія розвитку
Стереотаксична радіохірургія була вперше розроблена в 1949 році шведським нейрохірургом Ларсом Лекселем для лікування невеликих патологій у мозку, для лікування яких не можна було застосувати традиційну хірургію. Він винайшов перший стереотаксичний інструмент, у якому використовувалось принцип зондування та електроди, що випромінюють рентгенівські промені. Принцип дії цього інструмента полягав у підведенні до внутрішньо-черепної мішені вузьких пучків випромінювання з декількох напрямків. Треки променів фокусуються в цільовому об'ємі і таким чином доставляють летальну кумулятивну дозу випромінювання до мішені, та обмежують дозу на сусідні здорові тканин. Завдяки вкладу фізиків Курта Лідена та Бор'є Ларссона через десять років був досягнутий значний прогрес. Тоді протонне випромінювання було замінено на рентгенівські промені. Пучок важких частинок був представлений як чудова заміна хірургічного ножа в, але синхроциклотон був занадто незграбним. Лекселл почав розробляти практичний, компактний, точний та простий інструмент, яким міг би керувати сам хірург. Це призвело до створення Гамма-ножа у 1968 році, який був встановлений в Каролінському інституті. Він складався з кількох радіоактивних джерел кобальту-60, що розміщувались у своєрідному шоломі з каналами, які фокусувалися в центрі, для опромінення гамма-променями. Цей прототип був розроблений для отримання щілинно-розділених радіаційних уражень для застосування у функціональних нейрохірургічних процедурах при лікуванні болю, рухових або поведінкових розладів, які не піддавалися традиційному лікуванню. Успіх першого прототипу спровокував створення другого пристрою, що містив 179 джерел кобальту-60. Ця друга версія Гамма-ножа була розроблена для генерації сферичних розподілів дози опромінення для лікування пухлин головного мозку та внутрішньочерепних . У 80-ті роки в Буенос-Айресі, (Аргентина) та Шефілді (Англія) було встановлено третє і четверте покоління Гамма-ножа (з 201 джерелами кобальту-60). П'ятий Гамма-ніж був встановлений в в 1987 році.
Паралельно з цими розробками аналогічний підхід був розроблений для лінійних прискорювачів частинок. Встановлення першого клінічного лінійного прискорювача з енергією 4 МеВ розпочалося в червні 1952 року. В радіотерапевтичному відділі медичних досліджень (Лондон). Систему почали використовувати для лікувати пацієнтів з 7го вересня 1953 року. Тим часом Стенфордська лабораторія мікрохвильового випромінювання розробила прискорювач з енергією 6 МеВ, який встановили в Стенфордській університетській лікарні в Каліфорнії в 1956 році. Лінійні прискорювачі такого типу швидко стали використовуватися для фракціонованої променевої терапії, але перша радіохірургія на таких апаратах стала можливою лише у 1980-му році. 1982 року іспанський нейрохірург Дж. Барча-Салоріо почав порівнювати ефективність лікування артеріовенозних мальформацій та епілепсії на кобальтових установках з лікуванням високоенергетичними фотонами, що генерують лінійні прискорювачі. 1984 року Бетті та Деречинський описали радіохірургічну систему на базі лінійного прискорювача. Вінстон і Лутц додатково вдосконалили технології розробки радіохірургічних втручань на основі лінійних прискорювачів шляхом включення поліпшеного стереотаксичного пристрою позиціонування та методик вимірювання точності різних компонентів. Використовуючи модифікований медичний прискорювач, першого пацієнта було проліковано у Сполучених Штатах у Бостоні у лютому 1986 року.
На сьогодні Гамма-ніж і специфіковані лінійні прискорювачі для радіохірургії доступні в усьому світі. Більшість медичних лінійних прискорювачів побудовані для звичайної фракціонованої променевої терапії та вимагають додаткових технічних рішень та знань, щоб стати спеціальними інструментами для радіохірургії. Це вдало реалізується, наприклад, системою навігації компанії , що спеціалізується на нейрохірургії. Прикладом спеціального радіохірургічного лінійного прискорювача є Кіберніж, він компактний, встановлений на роботичній руці, яка рухається навколо пацієнта і опромінює пухлину з великого набору фіксованих позицій, тим самим імітуючи концепцію Гамма-ножа.
Клінічне застосування
Разове опромінення високими дозами накладає певні обмеження на розмір мішені (3,0-3,5 см для пухлин і артеріовенозних мальформацій головного мозку), бо зі збільшенням розміру мішені зростає і дозове навантаження на прилеглі здорові тканини, а отже зростає ризик постпроменевих ускладнень.
Для проведення радіохірургії використовується високоточні та складні методики та обладнання, такі як медичні лінійні прискорювачі, Гамма-ніж, Кібер-ніж, тому планування лікування виконується мультидисциплінарною командою, що складається з нейрохірургів, лікарів-радіологів, променевих терапевтів та медичних фізиків. Опромінення мішеней у головному та спинному мозку заплановано на основі інформації з медичних зображень, що отримані шляхом комп'ютерної, магнітно-резонансної, позитрон-емісійної томографії та ангіографії.
Радіохірургія показана насамперед для терапії пухлин, судинних уражень та функціональних розладів. Для засовування цієї техніки слід проводити сувору вибірку пацієнтів на основі клінічних показань, що включають тип ураження, його місце та розмір, патологію, якщо така є, вік та загальний стан здоров'я пацієнта. Загальні протипоказання до радіохірургії включають надмірно великий розмір ураження, або занадто велика їх кількість для практичного лікування. Пацієнтам можна лікуватися амбулаторно протягом одного-п'яти днів в залежності від показаного курсу лікування. Для порівняння, середнє стаціонарне перебування у лікарні при краніотомії (звичайна нейрохірургія, що вимагає відкриття черепа) становить близько 15 днів. Результат радіохірургії часто є відстроченим у часі та може проявитися через місяці після лікування. Оскільки радіохірургія не видаляє пухлину, а інактивує її біологічно, зупинка росту ураження зазвичай вважається успішним результатом лікування.
На сьогоднішній день методи радіохірургії використовуються і поза центральної та периферичної нервової системи. Такий вид терапії називається стереотаксичною променевою терапією тіла (Stereotactic Body Radiation Therapy, SBRT) та застосовується для лікування невеликих новоутворень та метастазів в легенях, підшлунковій залозі, печінці, тощо.
Показання Основні патології, для лікування яких показана радіохірургія:
Метастази злоякісних новоутворень, , , , , Аденома гіпофіза, Невралгія трійчастого нерва, Епілепсія Інші пухлини, судинні патології та функціональні порушення.
Принцип дії Основним фізичним принципом ефективності радіохірургії є вибіркова іонізація тканин високоенергетичним випромінюванням. Іонізація — це утворення іонів і вільних радикалів, які пошкоджують функціональні одиниці у клітинах. Вони можуть утворюватися з води, що знаходиться в клітині або з інших біологічних матеріалів, та здатні завдати непоправної шкоди ДНК, білкам і ліпідам. Це призводить до так званих «радіаційних мутацій» та смерті клітини. Таким чином, біологічна інактивація здійснюється в об'ємі тканини, яка опромінюється, що призводить до її руйнування. Доза опромінення зазвичай вимірюється в греях (один грей дорівнює поглиненій дозі іонізуючого випромінювання, за якої речовині масою 1 кг передається енергія іонізуючого випромінювання будь-якого виду один джоуль (1 Гр = 1 Дж/кг)). Щоб врахувати біологічний вплив на різні тканини та ступінь іонізації від різних типів джерел випромінювання застосовується величина, що називається ефективна доза (доза опромінення помножена на вагові коефіцієнти для певної тканини та певного виду випромінювання). Одиницею вимірювання ефективної дози в системі SI є зіверт (Зв).
Ризики